JP7275958B2 - Robot End Effector and End Effector Working Posture/Working Position Determining Method - Google Patents
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Description
本発明は、ダイカストマシンに使用するためのロボットのエンドエフェクタ、及びエンドエフェクタの作用姿勢・作用位置決定方法に関する。 The present invention relates to an end effector of a robot for use in a die casting machine, and a method for determining working posture and working position of the end effector.
ダイカストマシンに使用するロボットには、アームの先端にエンドエフェクタが取り付けられる。このエンドエフェクタには、金型から製品を取り出すための取出ハンド部を含むもの、金型に挿入部品をインサートするためのインサートハンド部を含むもの、金型に向けて離型剤をスプレーするためのスプレーノズル部を含むもの、また取出ハンド部及びインサートハンド部の両方を含むものなどが知られている。なお、取出ハンド部、インサートハンド部、及びスプレーノズル部などを、「作用部」と称することもある。 Robots used in die casting machines have an end effector attached to the tip of the arm. This end effector includes a take-out hand section for taking out the product from the mold, an insert hand section for inserting the insert part into the mold, and a mold release agent for spraying the mold release agent. are known, as well as those that include both a removal hand and an insert hand. The extraction hand section, insert hand section, spray nozzle section, and the like are sometimes referred to as "action section".
ロボットのティーチングのうち、ロボットのエンドエフェクタの動作を金型に対して確定するロボットの金型合わせ作業について説明する。 Among the robot teachings, the mold matching operation of the robot for determining the operation of the end effector of the robot with respect to the mold will be described.
ロボットの金型合わせ作業では、まず、エンドエフェクタの動作について、机上において、シミュレーションソフトを使用し、プログラミングを行うことにより、シミュレーション動作を求める。次に、実際の金型に合うように、シミュレーション動作を補正する作業を行う。シミュレーション動作の補正は、ロボットを必ずしも水平な定盤ではない何らかの架台の上面に設置する際の据付誤差や、エンドエフェクタをロボットのアームの先端に取り付ける際の組立誤差などによって生じる必要な作業である。 In the mold matching work of the robot, first, the motion of the end effector is simulated by programming using simulation software on a desk. Next, work is performed to correct the simulation operation so that it matches the actual mold. Correction of simulation motion is a necessary operation caused by installation errors when installing the robot on the top surface of some kind of platform that is not necessarily a horizontal surface plate, and assembly errors when attaching the end effector to the tip of the robot arm. .
従来のシミュレーション動作の補正は、エンドエフェクタの動作が目視確認可能な場所まで近づき、エンドエフェクタの動作を目視確認しながら、実際の金型に合うように、ティーチングペンダントを操作することによって行う。シミュレーション動作の補正のうち、取出ハンド部や、インサートハンド部などの作用部が、製品や、挿入部品など（以下、「作用対象物」と称することもある。）に対して、製品の把持や、挿入部品のインサートなどの動作（以下、「作用動作」と称することもある。）を行う際のエンドエフェクタの姿勢（以下、「作用姿勢」と称することもある。）とエンドエフェクタの位置（以下、「作用位置」と称することもある。）を決定することは、重要な作業の一つである。 Correction of the conventional simulation operation is performed by approaching a place where the operation of the end effector can be visually confirmed, and operating the teaching pendant to match the actual mold while visually confirming the operation of the end effector. Of the correction of the simulation operation, the action part such as the take-out hand part and the insert hand part may grip the product or insert parts (hereinafter sometimes referred to as "action target"). , the posture of the end effector (hereinafter also referred to as the “action posture”) and the end effector position ( Hereafter, it may be called an "action position.") is one of the important tasks.
エンドエフェクタの作用姿勢と作用位置の決定は、水平に調整して設置されている金型に対して、エンドエフェクタの姿勢を合わせるために、エンドエフェクタに水準器をセットして、エンドエフェクタの姿勢を調整し、エンドエフェクタを水平な姿勢にすると共に、作用対象物や金型などを目視確認しながら、ティーチングペンダントを操作することによって行われている。このような作業により、エンドエフェクタの作用姿勢と作用位置を決定することによって、エンドエフェクタの作用部は作用動作を正確に行えるようになるのである。 To determine the working posture and working position of the end effector, set a spirit level on the end effector to match the posture of the end effector with the mold that is installed horizontally. is adjusted to place the end effector in a horizontal position, and the teaching pendant is operated while visually confirming the work object, the mold, and the like. By determining the working posture and working position of the end effector through such work, the working portion of the end effector can perform the working operation accurately.
ところで、下記に示す特許文献１には、金型内の所定位置にインサート部品を挿入した後、樹脂を注入してインサート成形する際に、ロボットのハンド部に変位センサが配設され、金型へのインサート部品の挿入状態を検出するものであり、変位センサは、レーザ光を放射することにより、インサート部品の挿入の有無、あるいはインサート部品の変形等の検出をインサート部品の複数箇所について行うようになっているインサート検出方法及び装置が開示されている。
By the way, in
しかしながら、上述の従来のロボットの金型合わせ作業におけるシミュレーション動作の補正であるエンドエフェクタの作用姿勢と作用位置の決定においては、エンドエフェクタに水準器をセットして、エンドエフェクタの姿勢を調整する際、及び作用対象物や金型などを目視確認する際には、鋳造による溶湯によって熱せられた高温の金型に近づいて作業をする必要があり、足場も悪く、非常に危険を伴うという課題があった。 However, in determining the action posture and action position of the end effector, which is the correction of the simulation motion in the mold matching work of the conventional robot described above, when setting the level on the end effector and adjusting the posture of the end effector Also, when visually confirming the object to be acted on, the mold, etc., it is necessary to work close to the hot mold heated by the molten metal during casting, and the footing is bad, so there is a problem that it is very dangerous. there were.
一方、特許文献１に記載のインサート検出方法及び装置によれば、ロボットを水平な定盤ではない何らかの架台の上面に設置する場合には、エンドエフェクタの組立誤差の影響だけでなく、ロボットの据付誤差の影響もあるため、シミュレーションソフトを使用してプログラミングを行って求めたシミュレーション動作を補正せずにそのまま適用した場合、インサート部品の挿入の有無、あるいはインサート部品の変形等の検出をインサート部品の複数箇所について行うことが困難になるという課題があった。
On the other hand, according to the insert detection method and apparatus described in
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、鋳造による溶湯によって熱せられた高温の金型から十分に離れた、足場の良い、極めて安全な場所において、ティーチングペンダントを操作することによって、エンドエフェクタの作用姿勢と作用位置を決定することが可能なダイカストマシンに使用するためのロボットのエンドエフェクタを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and the teaching pendant is operated in a safe place with good footing, sufficiently away from the hot mold heated by the molten metal for casting. SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a robot end effector for use in a die casting machine that is capable of determining the working attitude and position of the end effector.
請求項１に記載の発明は、
ダイカストマシンに使用するためのロボットにおける、エンドエフェクタの作用姿勢・作用位置決定方法であって、
前記エンドエフェクタは、
前記エンドエフェクタが作用姿勢を成して作用位置において、作用動作する部分である作用部と、
前記エンドエフェクタの姿勢を確認するための角度センサと、
金型からの距離を測定するための距離センサと、
を備え、
シミュレーションソフトを使用してプログラミングを行って確定した前記エンドエフェクタのシミュレーション動作を、ティーチングペンダントを操作することによって、前記金型に合うように補正する場合に、
前記角度センサを用いて、前記エンドエフェクタの姿勢を前記金型に対して調整するエンドエフェクタ作用姿勢調整工程と、
前記距離センサを用いて、前記エンドエフェクタの位置情報を取得するエンドエフェクタ位置情報取得工程と、
前記位置情報を用いて、前記金型に対して設定するワーク座標系を定義するワーク座標系定義工程と、
前記エンドエフェクタを、エンドエフェクタ姿勢調整位置から、前記ワーク座標系の原点に移動させるエンドエフェクタ原点移動工程と、
前記エンドエフェクタを、前記ワーク座標系の原点から、作用位置に移動させるエンドエフェクタ作用位置移動工程と、
を含み、
型外において、前記ティーチングペンダントを操作することによって、前記エンドエフェクタの姿勢を、予め定めた目標作用姿勢に一致させ、前記エンドエフェクタの位置を、予め定めた目標作用位置に一致させることが可能なエンドエフェクタの作用姿勢・作用位置決定方法
に関する。
The invention according to
A method for determining the operating posture and operating position of an end effector in a robot for use in a die casting machine, comprising:
The end effector is
an action portion, which is a portion where the end effector is in the action posture and acts in the action position;
an angle sensor for checking the posture of the end effector;
a distance sensor for measuring the distance from the mold;
with
When correcting the simulation operation of the end effector determined by programming using simulation software to match the mold by operating the teaching pendant,
an end effector action attitude adjusting step of adjusting the attitude of the end effector with respect to the mold using the angle sensor;
an end effector position information acquisition step of acquiring position information of the end effector using the distance sensor;
a workpiece coordinate system defining step of defining a workpiece coordinate system to be set for the mold using the position information;
an end effector origin moving step of moving the end effector from the end effector attitude adjustment position to the origin of the work coordinate system;
an end effector action position moving step of moving the end effector from the origin of the work coordinate system to an action position;
including
By operating the teaching pendant outside the mold, the posture of the end effector can be matched with a predetermined target action posture, and the position of the end effector can be matched with a predetermined target action position. The present invention relates to a method for determining the operating attitude/operating position of an end effector.
本発明によれば、鋳造による溶湯によって熱せられた高温の金型から十分に離れた、足場の良い、極めて安全な場所において、ティーチングペンダントを操作することによって、エンドエフェクタの作用姿勢と作用位置を決定することが可能なダイカストマシンに使用するためのロボットのエンドエフェクタを提供することができるため、危険な作業を回避できるという効果がある。 According to the present invention, the operating attitude and operating position of the end effector can be adjusted by operating the teaching pendant in an extremely safe place with good footing, sufficiently away from the hot mold heated by the molten metal for casting. Advantageously, a robot end effector can be provided for use in a die casting machine that can be determined, thus avoiding dangerous operations.
以下、本発明に係るダイカストマシンに使用するためのロボットのエンドエフェクタ、及びエンドエフェクタの作用姿勢・作用位置決定方法について、好適な実施形態を挙げ、図面を参照しながら、詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A robot end effector for use in a die-casting machine according to the present invention and a method for determining the operating posture and operating position of the end effector will be described in detail below with reference to the drawings, citing preferred embodiments.
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態を図に基づいて説明する。
<First Embodiment>
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１に示すように、ロボットシステム１は、ロボット２、エンドエフェクタ３、ロボット制御盤４、インターフェース盤５、及びティーチングペンダント６から構成されている。ロボット２は、６軸を有する垂直多関節型の産業用ロボットである。エンドエフェクタ３は、取出ハンド部３Ａ、及びインサートハンド部３Ｂを備えている。取出ハンド部３Ａは、金型から製品を取り出す際に使用する。インサートハンド部３Ｂは、金型に挿入部品をインサートする際に使用する。ティーチングペンダント６は、ロボット２のティーチングに使用される持ち運びが可能な機器であり、プログラムの作成やティーチング作業のための入力・操作装置である。
As shown in FIG. 1, the
ロボット２は、６軸を有する垂直多関節型の産業用ロボットを図示しているが、ダイカストマシンに適用して、ロボットシステム１が機能を果たすことが可能であれば、別の種類の公知の産業用ロボットを採用しても良い。例えば、７軸を有する垂直多関節型の産業用ロボットや、４軸を有する水平多関節型の産業用ロボットや、３軸を有する直交型の産業用ロボットなどを採用することができる。
Although the robot 2 is illustrated as a vertically articulated industrial robot having six axes, it can be applied to a die casting machine to allow the
エンドエフェクタ３は、図１に示すように、ロボット２のアーム先端７に取り付ける機器であり、ロボットシステム１の用途に応じて、様々なタイプのものに取り替えることが可能である。エンドエフェクタ３は、取出ハンド部３Ａ、及びインサートハンド部３Ｂを備えた取出とインサートが兼用のタイプのエンドエフェクタ３を図示しているが、ロボットシステム１の用途に応じて、様々なタイプのエンドエフェクタに変更することが可能である。つまり、取出ハンド部、インサートハンド部、及びスプレーノズル部の各々を単体で備えたタイプのエンドエフェクタや、取出ハンド部、インサートハンド部、及びスプレーノズル部の３種類を２個又は３個組み合わせて備えたタイプのエンドエフェクタを適用することが可能である。このように、作用部は、ロボットシステム１の用途に応じて、取出ハンド部、インサートハンド部、及びスプレーノズル部の３種類を自由に選択して構成することができる。
The
エンドエフェクタ３には、角度センサ１１、及び距離センサ１２が設置されている。角度センサ１１は、動作する物体の三次元角度を計測することが可能な３軸角度センサである。距離センサ１２は、どこの距離を測定しているのかを目で見て確認することが可能なレーザセンサである。
An
角度センサ１１は、エンドエフェクタ３への設置が可能であり、使用環境に適合したものであり、３軸角度センサであれば、どのような種類の角度センサであっても採用することが可能である。例えば、角度センサとして、傾斜センサや、加速度センサや、ジャイロセンサなどを採用することができる。角度センサ１１は、エンドエフェクタ３の姿勢を確認するために設置されている。
The
距離センサ１２は、エンドエフェクタ３への設置が可能であり、使用環境に適合したものであり、どこの距離を測定しているのかを目で見て確認することが可能なレーザセンサであれば、どのような種類の距離センサであっても採用することが可能である。例えば、距離センサとして、三角測定式レーザセンサや、時間計測式レーザセンサなどを採用することができる。距離センサ１２は、金型（固定金型あるいは可動金型）からの距離を測定するために設置されている。
The
角度センサ１１及び距離センサ１２は、インターフェース盤５を介してロボット制御盤４に接続されている。つまり、角度センサ１１及び距離センサ１２によって検出される測定値については、ロボット制御盤４に取り込まれ、ティーチングペンダント６の画面に表示されるようになっている。
The
エンドエフェクタ３は、直方体を成したブロック状の部材に、取出ハンド部３Ａ、インサートハンド部３Ｂ、角度センサ１１、及び距離センサ１２が、図１に示すように配置された構成となっている。この配置により、エンドエフェクタ３の小型化が可能となり、エンドエフェクタ３の動作に伴う周辺部品との干渉を回避するために、好適な構成となる。図１のエンドエフェクタ３の構成は一例であり、配置される取出ハンド部３Ａ、インサートハンド部３Ｂ、スプレーノズル部（図示せず）、角度センサ１１、及び距離センサ１２などが、各々の機能を発揮できれば、どれがどこに配置されていても構わない。また、エンドエフェクタ３の直方体を成したブロック状の部材の形状についても一例であり、配置される取出ハンド部３Ａ、インサートハンド部３Ｂ、スプレーノズル部（図示せず）、角度センサ１１、及び距離センサ１２などが、各々の機能を発揮できれば、どのような形状であっても構わない。
The
図２に、インサートハンド部を備えたエンドエフェクタのティーチング作業のフローチャートを示す。 FIG. 2 shows a flow chart of a teaching operation for an end effector having an insert hand section.
ステップＳ１０１では、３Ｄ‐ＣＡＤを用いて、３Ｄモデルを作成する。３Ｄモデルは、シミュレーションソフトを用いて、エンドエフェクタ３の動作を検討する際に、必要となる。作成する３Ｄモデルは、エンドエフェクタ３（配置される取出ハンド部３Ａ、インサートハンド部３Ｂ、角度センサ１１、及び距離センサ１２などの構成部品を含む）、及びエンドエフェクタ３の周囲に存在する部品である。エンドエフェクタ３の周囲に存在する部品の３Ｄモデルを作成する目的は、エンドエフェクタ３の動作に伴う干渉を確認するためである。エンドエフェクタ３の周囲に存在する部品としては、固定金型、可動金型、固定プラテン、可動プラテン、プラテンフレーム、安全ドアなどがあり、エンドエフェクタ３の動作範囲を考慮した上で、適宜、作成すべき３Ｄモデルを決定すれば良い。なお、３Ｄ‐ＣＡＤは、作成した３Ｄモデルをシミュレーションソフトに取り込むことが可能であれば、どんな３Ｄ‐ＣＡＤであっても利用することができる。
In step S101, a 3D model is created using 3D-CAD. A 3D model is necessary when examining the operation of the
ステップＳ１０２では、エンドエフェクタのシミュレーション動作を確定する。シミュレーション動作は、ステップＳ１０１にて作成した３Ｄモデルをシミュレーションソフトに取り込み、シミュレーションソフトを用いて、エンドエフェクタ３が周囲に存在する部品に干渉しないように考慮して検討し、確定する。エンドエフェクタのシミュレーション動作を確定することによって、ロボットプログラムが作成されることになる。なお、シミュレーションソフトについては、ロボットメーカが提供するものを使用する。また、ロボットの３Ｄモデルについては、ロボットメーカが用意しているものを利用する。
In step S102, the simulation operation of the end effector is determined. For the simulation operation, the 3D model created in step S101 is loaded into the simulation software, and the simulation software is used to examine and determine the
ステップＳ１０３では、ロボットを立ち上げる。ロボットを立ち上げる際は、電源投入時のエラーの有無を確認し、エラーが無い状態に調整した後、基本動作を確認する。基本動作の確認は、ティーチングペンダント６を操作することによって実施する。なお、ロボットを立ち上げる際のその他の確認としては、ロボットメーカの取扱説明書に記載されている内容に従って実施すれば良い。 In step S103, the robot is started. When starting up the robot, check for errors when the power is turned on, and after making adjustments so that there are no errors, check the basic operations. Basic operations are confirmed by operating the teaching pendant 6 . Other confirmations when starting up the robot may be carried out according to the contents described in the instruction manual of the robot manufacturer.
明細書中における用語について以下に説明する。本明細書中において、「型内」とは、固定プラテン（プラテンフレームなどの取り付け部品を含む）と可動プラテン（プラテンフレームなどの取り付け部品を含む）の間の空間のことを意味する。また、本明細書中において、「型外」とは、ダイカストマシン本体（安全ドアや安全柵などを含む）の外周部よりも外側の空間のことを意味する。 Terms used in the specification are explained below. As used herein, "in-mold" means the space between the stationary platen (including mounting parts such as the platen frame) and the movable platen (including mounting parts such as the platen frame). In this specification, "outside the mold" means a space outside the outer periphery of the die casting machine body (including safety doors, safety fences, etc.).
ステップＳ１０４では、エンドエフェクタの第１の型外動作を確定する。第１の型外動作とは、任意に設定が可能なエンドエフェクタ原位置から、任意に設定が可能なエンドエフェクタ姿勢調整位置までの間のエンドエフェクタ３の動作のことである。エンドエフェクタ原位置は、インサート供給装置から挿入部品を受け取る前の、型外の任意の位置に設定する。例えば、インサート供給装置から挿入部品を受け取る直前のエンドエフェクタ３の任意の位置を、エンドエフェクタ原位置として設定することができる。エンドエフェクタ姿勢調整位置は、インサート供給装置から挿入部品を受け取った後の、型外の任意の位置に設定する。例えば、エンドエフェクタ３が挿入部品を保持した状態で、型内に進入する直前のエンドエフェクタ３の任意の位置を、エンドエフェクタ姿勢調整位置として設定することができる。
In step S104, the first out-of-mold operation of the end effector is determined. The first out-of-mold operation is the operation of the
エンドエフェクタ３の第１の型外動作を確定する際は、ステップＳ１０２において確定したエンドエフェクタ３のシミュレーション動作に従って、エンドエフェクタ３を動作させ、周囲部品との干渉や無駄な動作などの不具合があれば、ティーチングペンダント６を操作することによって、シミュレーション動作を補正して、最適な動作を確定する。
When determining the first out-of-mold operation of the
ステップＳ１０５からステップＳ１１１のエンドエフェクタの型内動作の確定までは、シミュレーションソフトを使用してプログラミングを行って確定したエンドエフェクタ３のシミュレーション動作を、ティーチングペンダント６を操作することによって、金型（固定金型あるいは可動金型）に合うように補正する工程となる。
From step S105 to determination of the in-mold operation of the end effector in step S111, the simulation operation of the
ステップＳ１０５では、エンドエフェクタの姿勢を調整する（エンドエフェクタ作用姿勢調整工程）。エンドエフェクタ３の姿勢の調整は、エンドエフェクタ姿勢調整位置において、角度センサ１１を用いて行う。角度センサ１１によって検出される測定値については、ティーチングペンダント６の画面に表示されるようになっている。そのため、ティーチングペンダント６の画面に表示される角度センサ１１の測定値をリアルタイムで目視確認しながら、ティーチングペンダント６を操作することによって、エンドエフェクタ３を動作させる。そして、エンドエフェクタ３の姿勢が水平、かつ金型に対して平行になるように、角度センサ１１の測定値を調整する。これにより、エンドエフェクタ３の姿勢は、水平、かつ金型に対して平行に調整することができる。なお、角度センサ１１の測定値を調整するだけでは、エンドエフェクタ３の姿勢を、金型に対して平行に調整することが困難な場合には、距離センサ１２の測定値を併用し、金型に対して平行に調整すれば良い。
In step S105, the posture of the end effector is adjusted (end effector action posture adjustment step). The posture of the
ここで、金型については、水準器などを用いて、水平・垂直に取り付けられている。従って、エンドエフェクタ作用姿勢調整工程では、エンドエフェクタ３の姿勢を金型に対して調整することができたことになる。エンドエフェクタの姿勢を調整する目的は、インサートハンド部３Ｂによって、金型に挿入部品を正確にインサートすることが可能なエンドエフェクタ３の姿勢に調整するためである。
Here, the mold is mounted horizontally and vertically using a spirit level or the like. Therefore, in the end effector acting posture adjusting process, the posture of the
ステップＳ１０５は、エンドエフェクタ３の姿勢を作用姿勢に調整する工程であり、ティーチングペンダント６を操作することによって、エンドエフェクタ３の姿勢を、予め定めた目標作用姿勢（水平、かつ金型に対して平行）に一致させることが可能である。
Step S105 is a step of adjusting the posture of the
ステップＳ１０６では、エンドエフェクタの位置情報を取得する（エンドエフェクタ位置情報取得工程）。エンドエフェクタ３の位置情報の取得は、エンドエフェクタ３の型内の位置において、距離センサ１２を用いて行う。距離センサ１２によって検出される測定値については、ティーチングペンダント６の画面に表示されるようになっている。距離センサ１２のレーザを当てる金型の１点であるレーザ照射ポイントは、机上にて金型の図面を用いて決定するため、レーザ照射ポイントの二次元位置は、図面を読み取ることによって確定する。なお、金型のレーザ照射ポイントには、必要に応じて、マーキングなどを施しておくと良い。
In step S106, the positional information of the end effector is obtained (end effector positional information obtaining step). Acquisition of the position information of the
そして、距離センサ１２のレーザをレーザ照射ポイントに当て、ティーチングペンダント６の画面に表示される距離センサ１２の測定値をリアルタイムで目視確認する。これにより、エンドエフェクタ３の三次元位置が確定したことになる。従って、エンドエフェクタの位置情報を取得することが可能となる。取得した位置情報は、ティーチングペンダント６を操作することによって、入力して保存する。エンドエフェクタの位置情報を取得する目的は、次に説明するステップＳ１０７において、エンドエフェクタの位置情報が必要になるためである。
Then, the laser of the
座標系について以下に説明する。座標系は、ロボット２の位置と姿勢を決定するために、ロボット２又は空間上に定義される位置指標システムであり、各軸座標系と直交座標系がある。各軸座標系は、ロボット２のジョイント（関節）ごとに設定された座標系であり、ロボット２の位置と姿勢は、各ジョイント（関節）の回転角度を設定することによって決められる。直交座標系は、複数の種類が存在し、各座標系の呼び方はロボットメーカによって異なっている。 The coordinate system will be explained below. The coordinate system is a position index system defined on the robot 2 or space to determine the position and posture of the robot 2, and includes each axis coordinate system and an orthogonal coordinate system. Each axis coordinate system is a coordinate system set for each joint (joint) of the robot 2, and the position and orientation of the robot 2 are determined by setting the rotation angle of each joint (joint). There are a plurality of types of orthogonal coordinate systems, and each coordinate system is called differently depending on the robot manufacturer.
本明細書中においては、直交座標系として、ツール座標系、ベース座標系、及びワーク座標系を用いるため、これらの用語について以下に説明する。本明細書中において、「ツール座標系」とは、エンドエフェクタ３に固定された座標系であり、エンドエフェクタ３に任意に設定する点の位置とエンドエフェクタ３の姿勢を定義する座標系のことを意味する。また、本明細書中において、「ベース座標系」とは、ロボット２に対して予め決まった位置に定められている座標系のことを意味する。さらに、本明細書中において、「ワーク座標系」とは、作業空間ごとに定義することが可能な座標系のことを意味する。
Since the tool coordinate system, the base coordinate system, and the work coordinate system are used as orthogonal coordinate systems in this specification, these terms will be explained below. In this specification, the "tool coordinate system" is a coordinate system fixed to the
直交座標系でのロボット２の位置と姿勢は、空間上の直交座標系（ベース座標系やワーク座標系など）の原点から、ツール座標系の原点までの座標値（ｘ、ｙ、ｚ）と、空間上の直交座標系（ベース座標系やワーク座標系など）のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸回りに対する、ツール座標系の回転角（ｗ、ｐ、ｒ）で定義される。なお、本実施形態において、ティーチングペンダント６を操作する場合は、ベース座標系かワーク座標系のどちらかを選択することになる。 The position and posture of the robot 2 in the Cartesian coordinate system are the coordinate values (x, y, z) from the origin of the space Cartesian coordinate system (base coordinate system, work coordinate system, etc.) to the origin of the tool coordinate system. , are defined by the rotation angles (w, p, r) of the tool coordinate system with respect to the X-, Y-, and Z-axes of the space orthogonal coordinate system (base coordinate system, work coordinate system, etc.). In this embodiment, when operating the teaching pendant 6, either the base coordinate system or the work coordinate system is selected.
ステップＳ１０７では、ワーク座標系を定義する（ワーク座標系定義工程）。ワーク座標系は、固定金型あるいは可動金型に対して設定する。挿入部品をインサートする箇所が可動金型に設けられている場合には、可動金型に対してワーク座標系を定義する。つまり、ワーク座標系は、作用部が作用動作する際に作用対象物が接触している側の金型（固定金型あるいは可動金型）に対して定義することになる。 In step S107, a work coordinate system is defined (work coordinate system definition step). A workpiece coordinate system is set for a fixed mold or a movable mold. If the place where the inserting part is to be inserted is provided on the movable mold, a workpiece coordinate system is defined for the movable mold. In other words, the workpiece coordinate system is defined with respect to the mold (fixed mold or movable mold) with which the working object is in contact when the working part operates.
ワーク座標系を定義する方法は、本実施形態の本旨とは直接関係がないので、詳細な説明は行わない。ワーク座標系を定義する方法は、ロボットメーカの取扱説明書により確認することが可能である。例えば、ファナック株式会社製のロボットであれば、ワーク座標系を定義する方法として、３点教示法、４点教示法、及び直接教示法などがある。 Since the method of defining the work coordinate system is not directly related to the essence of this embodiment, detailed description thereof will not be given. The method of defining the work coordinate system can be confirmed by the robot manufacturer's instruction manual. For example, in the case of a robot manufactured by Fanuc Corporation, methods for defining a work coordinate system include a 3-point teaching method, a 4-point teaching method, and a direct teaching method.
ワーク座標系を定義する際は、ステップＳ１０６のエンドエフェクタ位置情報取得工程で取得するエンドエフェクタ３の位置情報を使用する。取得すべきエンドエフェクタ３の位置情報については、ワーク座標系を定義する方法（３点教示法、４点教示法、及び直接教示法など）の違いや、定義するワーク座標系の原点の違いや、定義するワーク座標系の座標軸の向きの違いなどによって変わってくるため、状況に応じて、適宜、決定することになる。エンドエフェクタ３の位置情報は、距離センサ１２によるレーザ照射ポイントの二次元位置、及び距離センサ１２の測定値により確定するため、金型の図面を用いて決定するレーザ照射ポイントの決め方、及びをリアルタイムで目視確認が可能な距離センサ１２の測定値の調整によって、取得すべきエンドエフェクタ３の位置情報は、自由な位置を選択して取得することが可能である。
When defining the work coordinate system, the positional information of the
ワーク座標系は、各座標軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）が金型の各面に対して垂直かつ水平になるように定義する必要がある。言い換えれば、ワーク座標系は、エンドエフェクタ３を金型に対して、垂直かつ水平に移動させることが可能になるように定義することが必要である。
The work coordinate system must be defined so that each coordinate axis (X-axis, Y-axis, Z-axis) is vertical and horizontal to each surface of the mold. In other words, the work coordinate system needs to be defined so that the
ステップＳ１０６（エンドエフェクタ位置情報取得工程）とステップＳ１０７（ワーク座標系定義工程）は、説明の都合上、別々の工程として記載したが、ステップＳ１０７を実施する際には、ステップＳ１０６を利用する必要があるため、ステップＳ１０６とステップＳ１０７は、時間的に重なり合った工程となる。ステップＳ１０６とステップＳ１０７は、ステップＳ１０５の直後の工程として図示しているが、実施が可能であれば、ステップＳ１０５よりも前の工程として実施しても構わない。例えば、ステップＳ１０３の直後の工程として実施することができる。 Step S106 (end effector position information acquisition step) and step S107 (work coordinate system definition step) are described as separate steps for convenience of explanation, but step S106 must be used when performing step S107. Therefore, steps S106 and S107 overlap in terms of time. Steps S106 and S107 are illustrated as steps immediately after step S105, but they may be performed as steps before step S105 if implementation is possible. For example, it can be implemented as a step immediately after step S103.
ステップＳ１０８では、エンドエフェクタをワーク座標系の原点に移動させる（エンドエフェクタ原点移動工程）。この工程では、エンドエフェクタ姿勢調整位置（ステップＳ１０５）において予め定めた目標作用姿勢を成したエンドエフェクタ３を、ワーク座標系の原点に移動させる。ワーク座標系の原点は、ステップＳ１０７（ワーク座標系定義工程）において定められているため、ティーチングペンダント６を操作することによって、エンドエフェクタ３を、エンドエフェクタ姿勢調整位置からワーク座標系の原点に移動させることが可能となる。ワーク座標系の原点に移動したエンドエフェクタ３の姿勢については、角度センサ１１の測定値がステップＳ１０５（エンドエフェクタ作用姿勢調整工程）にて調整した角度センサ１１の測定値と一致するように調整し、予め定めた目標作用姿勢（水平、かつ金型に対して平行）に一致させる。
In step S108, the end effector is moved to the origin of the work coordinate system (end effector origin movement step). In this step, the
ステップＳ１０９では、エンドエフェクタを作用位置に移動させる（エンドエフェクタ作用位置移動工程）。この工程では、ワーク座標系の原点（ステップＳ１０８）において予め定めた目標作用姿勢を成したエンドエフェクタ３を、作用位置に移動させる。作用位置は、インサートハンド部３Ｂによって、金型に挿入部品を正確にインサートすることが可能なエンドエフェクタ３の位置であり、ステップＳ１０１において作成した３Ｄモデルを用いて求めることが可能である。従って、ワーク座標系を選択してティーチングペンダント６を操作することによって、エンドエフェクタ３を、ワーク座標系の原点から作用位置に移動させることが可能となる。作用位置に移動したエンドエフェクタ３の姿勢については、ワーク座標系に沿って移動させるため、予め定めた目標作用姿勢（水平、かつ金型に対して平行）に一致している。
In step S109, the end effector is moved to the working position (end effector working position moving step). In this step, the
ステップＳ１０９は、エンドエフェクタ３の位置を作用位置に移動させる工程であり、ティーチングペンダント６を操作することによって、予め定めた目標作用姿勢を成したエンドエフェクタ３の位置を、予め定めた目標作用姿勢を保持した状態で、予め定めた目標作用位置（３Ｄモデルを用いて求める）に一致させることが可能である。
Step S109 is a step of moving the position of the
ステップＳ１１０では、エンドエフェクタの作用動作を確認する。ここでは、エンドエフェクタ３は、予め定めた目標作用姿勢を成して、予め定めた目標作用位置に位置しているため、金型に挿入部品を正確にインサートする動作を行うことが可能である。
In step S110, the operation of the end effector is confirmed. Here, the
ステップＳ１１１では、エンドエフェクタの型内動作及び第２の型外動作を確定する。型内動作及び第２の型外動作とは、エンドエフェクタ作用位置から、任意に設定が可能なエンドエフェクタ原位置までの間のエンドエフェクタ３の動作のことである。エンドエフェクタ作用位置は、エンドエフェクタ３が作用動作である金型に挿入部品をインサートする位置である。エンドエフェクタ原位置については、先に説明した通りである。
In step S111, the in-mold operation and the second out-of-mold operation of the end effector are determined. The in-mold operation and the second out-of-mold operation are operations of the
エンドエフェクタ３の型内動作及び第２の型外動作を確定する際は、ステップＳ１０２において確定したエンドエフェクタ３のシミュレーション動作に従って、エンドエフェクタ３を動作させ、周囲部品との干渉や無駄な動作などの不具合があれば、ティーチングペンダント６を操作することによって、シミュレーション動作を補正して、最適な動作を確定する。
When determining the in-mold operation and the second out-of-mold operation of the
ステップＳ１１２では、ティーチング終了となる。これで、ステップＳ１０４のエンドエフェクタ原位置から、ステップＳ１１１のエンドエフェクタ原位置までの間のエンドエフェクタ３の一連の動作が確定したことになる。また、エンドエフェクタの作用姿勢・作用位置決定方法を提供できる。
At step S112, the teaching ends. Thus, a series of operations of the
本実施形態では、インサートハンド部を備えたエンドエフェクタのティーチング作業について説明したが、作用部を取出ハンド部やスプレーノズル部などにした場合についても、同様なティーチング作業となる。但し、作用部が異なると、作用対象物、作用動作、作用姿勢、及び作用位置が異なるため、これらを考慮して検討し、ティーチング作業をする必要がある。 In the present embodiment, the teaching operation for an end effector having an insert hand portion has been described, but the teaching operation is the same when the action portion is the extraction hand portion, the spray nozzle portion, or the like. However, if the acting portion is different, the object to be acted on, the actuation motion, the actuation posture, and the actuation position will be different, so it is necessary to consider these factors and perform the teaching work.
本実施形態では、図１に示すように、エンドエフェクタ３は、取出ハンド部３Ａ、及びインサートハンド部３Ｂを備えた取出とインサートが兼用のタイプのエンドエフェクタ３であるため、作用部を取出ハンド部とした場合、及び作用部をインサートハンド部とした場合の両方を考慮して検討し、ティーチング作業をすることになる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
本実施形態によれば、エンドエフェクタの作用姿勢と作用位置の決定においては、エンドエフェクタ、作用対象物、及び金型などを目視確認する必要がない。従って、足場が悪く、非常に危険を伴う、鋳造による溶湯によって熱せられた高温の金型に近づいて作業をする必要がない。そのため、本実施形態によれば、鋳造による溶湯によって熱せられた高温の金型から十分に離れた、足場の良い、極めて安全な場所（型外）において、ティーチングペンダントを操作することによって、エンドエフェクタの作用姿勢と作用位置を決定することが可能なダイカストマシンに使用するためのロボットのエンドエフェクタを提供することができるため、危険な作業を回避できるという効果がある。 According to this embodiment, it is not necessary to visually check the end effector, the object to be acted on, the die, etc. in determining the working posture and the working position of the end effector. Therefore, it is not necessary to work near hot molds heated by molten metal for casting, which is very dangerous due to poor footing. Therefore, according to this embodiment, the end effector can be operated by operating the teaching pendant in a very safe place (outside the mold) with a good foothold, sufficiently away from the high-temperature mold heated by the molten metal for casting. Since it is possible to provide a robot end effector for use in a die casting machine that can determine the working attitude and working position of the robot, there is an effect that dangerous work can be avoided.
本実施形態によれば、エンドエフェクタの作用姿勢と作用位置の決定においては、エンドエフェクタに水準器をセットして、目視確認しながらエンドエフェクタの姿勢を調整する必要がなく、且つ作用対象物や金型などを目視確認する必要がない。つまり、ティーチングペンダントの画面の表示を見ながら、型外において、ティーチングペンダントを操作することによって、エンドエフェクタの作用姿勢と作用位置を決定することが可能である。そのため、本実施形態によれば、高い熟練度を必要とする目視確認の作業が発生することなく、エンドエフェクタの作用姿勢と作用位置を決定することが可能であるため、作業を効率化できるという効果がある。 According to this embodiment, in determining the working attitude and working position of the end effector, it is not necessary to set a level on the end effector and adjust the attitude of the end effector while visually confirming. There is no need to visually check molds, etc. In other words, it is possible to determine the action posture and action position of the end effector by operating the teaching pendant outside the mold while viewing the screen display of the teaching pendant. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to determine the working posture and working position of the end effector without visual confirmation work that requires a high degree of skill, so that the work can be made more efficient. effective.
本実施形態によれば、工場内に同仕様のダイカストマシンが複数台設置されている場合、エンドエフェクタの作用姿勢と作用位置の決定を、ティーチングペンダントの画面の表示を見ながら、型外において、ティーチングペンダントを操作することによって、全てのダイカストマシンについて同一に実施することが可能である。そのため、本実施形態によれば、工場内の同仕様の複数台のダイカストマシンについて、エンドエフェクタの作用姿勢と作用位置を全て同一に決定することが可能であるため、工場内のダイカスト製品の生産性を向上させることができるという効果がある。 According to this embodiment, when a plurality of die casting machines with the same specifications are installed in a factory, the working posture and working position of the end effector can be determined outside the mold while looking at the screen display of the teaching pendant. By operating the teaching pendant, it is possible to perform identically for all die casting machines. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to determine the working attitude and working position of the end effector to be the same for a plurality of die casting machines of the same specifications in the factory. There is an effect that it is possible to improve the sexuality.
以上のように、本発明によれば、優れた作用効果があるダイカストマシンに使用するためのロボットのエンドエフェクタを提供でき、ティーチングペンダントを操作することによって、エンドエフェクタの作用姿勢と作用位置を決定する技術に関わる分野で、利用、貢献することができる。このため、本発明は、産業上の利用可能性が高い。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a robot end effector for use in a die-casting machine with excellent effects, and to determine the action posture and action position of the end effector by operating the teaching pendant. It is possible to use and contribute in the field related to the technology to be used. Therefore, the present invention has high industrial applicability.
１ ロボットシステム
２ ロボット
３ エンドエフェクタ
３Ａ 取出ハンド部
３Ｂ インサートハンド部
４ ロボット制御盤
５ インターフェース盤
６ ティーチングペンダント
７ アーム先端
１１ 角度センサ
１２ 距離センサ
1 robot system 2
Claims (1)
前記エンドエフェクタは、
前記エンドエフェクタが作用姿勢を成して作用位置において、作用動作する部分である作用部と、
前記エンドエフェクタの姿勢を確認するための角度センサと、
金型からの距離を測定するための距離センサと、
を備え、
シミュレーションソフトを使用してプログラミングを行って確定した前記エンドエフェクタのシミュレーション動作を、ティーチングペンダントを操作することによって、前記金型に合うように補正する場合に、
前記角度センサを用いて、前記エンドエフェクタの姿勢を前記金型に対して調整するエンドエフェクタ作用姿勢調整工程と、
前記距離センサを用いて、前記エンドエフェクタの位置情報を取得するエンドエフェクタ位置情報取得工程と、
前記位置情報を用いて、前記金型に対して設定するワーク座標系を定義するワーク座標系定義工程と、
前記エンドエフェクタを、エンドエフェクタ姿勢調整位置から、前記ワーク座標系の原点に移動させるエンドエフェクタ原点移動工程と、
前記エンドエフェクタを、前記ワーク座標系の原点から、作用位置に移動させるエンドエフェクタ作用位置移動工程と、
を含み、
型外において、前記ティーチングペンダントを操作することによって、前記エンドエフェクタの姿勢を、予め定めた目標作用姿勢に一致させ、前記エンドエフェクタの位置を、予め定めた目標作用位置に一致させることが可能なエンドエフェクタの作用姿勢・作用位置決定方法。 A method for determining the operating posture and operating position of an end effector in a robot for use in a die casting machine, comprising:
The end effector is
an action portion, which is a portion where the end effector is in the action posture and acts in the action position;
an angle sensor for checking the posture of the end effector;
a distance sensor for measuring the distance from the mold;
with
When correcting the simulation operation of the end effector determined by programming using simulation software to match the mold by operating the teaching pendant,
an end effector action attitude adjusting step of adjusting the attitude of the end effector with respect to the mold using the angle sensor;
an end effector position information acquisition step of acquiring position information of the end effector using the distance sensor;
a workpiece coordinate system defining step of defining a workpiece coordinate system to be set for the mold using the position information;
an end effector origin moving step of moving the end effector from the end effector attitude adjustment position to the origin of the work coordinate system;
an end effector action position moving step of moving the end effector from the origin of the work coordinate system to an action position;
including
By operating the teaching pendant outside the mold, the posture of the end effector can be matched with a predetermined target action posture, and the position of the end effector can be matched with a predetermined target action position. A method for determining the operating posture and operating position of an end effector.
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